串聯電壓暫變補償裝置的快速穩定啟動方法研究

程新紅*,劉翠翠,夏冠亞（西安工程大學 電子信息學院,西安 710048）

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串聯電壓暫變補償裝置的快速穩定啟動方法研究

程新紅*,劉翠翠,夏冠亞
（西安工程大學 電子信息學院,西安 710048）

摘 要：串聯電壓暫變補償裝置的輸出電壓的頻率應與電網電壓的頻率保持一致，電網電壓的精確鎖相是保證串聯電壓暫變補償裝置數字化實現的基礎。由于變壓器和輸電線路自身阻抗的存在，在電網電壓過零點處產生隨機噪聲，造成多個過零點，影響過零點檢測的準確性，提出一種逆變器快速穩定啟動的方法，在逆變器啟動判據上引入滯環，實現電網電壓的精確過零點鎖相，并且實現快速穩定啟動逆變器。

關鍵詞：串聯電壓暫變補償；過零點鎖相；快速穩定啟動逆變器

為解決電網電壓過零鎖相時存在的零點漂移和相位延遲問題，文獻[1]提出了一種電網電壓過零點精確鎖相新方法，詳細介紹了電網電壓過零點精確檢測的原理和軟件實現方法，電壓過零點處會產生隨機噪聲，造成多個過零點，影響過零點檢測的準確性。為解決此問題，本文在文獻[1]過零點精確鎖相軟件實現方法的基礎上，引入軟件滯環方式，即在逆變器啟動過程中，以不影響補償裝置快速性為前提，采用頻率外延的方式增加逆變器啟動的穩定性，消除鎖相電壓中逆變器啟動時的瞬態分量的影響。

1 基本的鎖相方法

據文獻[1]的指導思想，當電網電壓發生暫變，補償裝置投入工作時，頻率要求其范圍是49.5Hz～50.5Hz，鎖相成功后，對頻率進行檢測，若頻率滿足要求，則開啟逆變器，對剩余電壓進行補償。若頻率不滿足要求，則關閉逆變器。但是，由于諧波電壓的存在，使得過零點檢測更新電網電壓頻率時存在偏差，按照文獻[1]的思想，一旦檢測到頻率不在指定范圍，程序即認為鎖相失敗，立即封鎖逆變器工作，逆變器停止工作后，其初始狀態對電路的干擾消除，程序檢測到的頻率又會回到指定的范圍，逆變器又會重新啟動。這樣反復啟停若干個工頻周期后，程序檢測到的頻率才不會發生明顯變化，逆變器才穩定工作。可見，以這種控制方式控制補償裝置投入運行，需要若干個周期的緩慢過程，才能使由于逆變器的初始狀態對鎖相電壓過零點偏移的影響衰減到頻率要求的范圍以內，顯然會影響系統工作的快速性和穩定性。

2 頻率外延方法介紹

為了提高逆變器啟動的抗干擾能力，在逆變器的啟停判據上引入滯環，即當鎖相成功次數達到其閾值時才啟動逆變器，當鎖相失敗次數達到其閾值時才停止逆變器。如圖1所示，其中為頻率，要求其范圍是49.5Hz～50.5Hz ，Status_Flag為逆變器運行狀態，Status_Flag==1時表示逆變器運行，Status_Flag==0時表示逆變器停止。Bad_Number為不符合頻率要求的計數次數，Bad_Treshold為其閾值。同理，Good_Number為符合頻率要求的計數次數，Good_Treshold為其閾值，只有計數次數到達閾值時才會發生逆變器的狀態改變，其工作過程（見圖1）。

在設備啟動過程中，Status_Flag==0。若鎖相成功，則Good_Number++，返回Status_ Flag==0，在此過程中，若有一次鎖相失敗，Good_Number清零并且返回Status_Flag==0，當Good_Number==Good_Treshold時，以鎖相計算的頻率驅動逆變器補償剩余電網電壓，返回Status_ Flag=1并且Good_Number清零。

在設備運行過程中，Status_Flag==1。若鎖相失敗，則Bad_Number++，返回Status_Flag==1，逆變器的驅動頻率以50Hz外延，在此過程中，若有一次鎖相成功，Bad_Number清零，重新計數并且以鎖相計算的頻率驅動逆變器，返回Status_ Flag==1，當Bad_Number =Bad_Treshold時，停止逆變器，返回Status_Flag==0并且Bad_Number清零。

3 結語

為解決變壓器和輸電線路阻抗對過零點準確檢測的影響，本文提出了一種逆變器快速穩定啟動的方法。該方法使用軟件滯環方式，在頻率不穩定時刻采用頻率外延的方法，有效消除了由于逆變器啟動對電壓鎖相過零點的影響，保證了補償裝置逆變電路開關管穩定快速啟動；該方法滯環上下閾值可根據工程背景任意設置，具有很好的普適性。

參考文獻：

[1]劉海春,徐立智,謝少軍.一種新的過零點鎖相方法[J].電力系統保護與控制,2010,38(19):147-150.

[2]林海雪. 電能質量國家標準系列講座 第一講 供電電壓偏差標準[J].建筑電氣,2011,04:3-9.

[3]陳佩.串聯型電壓暫變補償裝置控制策略及數字控制系統研究[D].西安工程大學,2010.

*為通訊作者

作者簡介：程新紅（1991-），女，陜西漢中人，碩士研究生，研究方向為電壓暫變補償。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.144